Pruebas de válvulas para aplicaciones de captura de hidrógeno y carbono (CCUS)

La expansión de la ‘Nueva Energía’ o economía baja en carbono implica que la infraestructura que la sustenta también debe evolucionar. Esto garantiza que puedan manejar los dos fluidos de ingeniería química más complejos: el hidrógeno (H₂) y el dióxido de carbono (CO₂). 

Ante esto, los gerentes de planta y los fabricantes deben considerar las válvulas de hidrógeno como la principal defensa contra riesgos ambientales y pérdidas financieras significativas. Verificar que estos componentes resistan los rigores del servicio de alta presión requiere un cambio crucial en la selección de materiales y las pruebas tradicionales de válvulas. 

Preparación de válvulas para hidrógeno y CCUS

Los aspectos técnicos de válvulas de hidrógeno y captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) requieren que los involucrados gestionen fluctuaciones extremas de presión e interacciones químicas agresivas. El concepto de '‘cero fugas’En las aplicaciones de Nueva Energía, se debe tener en cuenta lo siguiente: incluso una pequeña falla en el sello puede provocar explosiones. 

Las fugas del sistema CCUS también pueden provocar una congelación localizada rápida. En este caso, la preparación de la válvula debe ser meticulosa y precisa. pruebas de emisiones fugitivas, y validación metalúrgica. Estos procesos garantizan que las válvulas mantengan una presión segura durante toda su vida útil. 

El desafío del hidrógeno

Químicos e ingenieros consideran que el hidrógeno es el "escapista" por excelencia del mundo molecular. Es el elemento más diminuto y ligero, y presenta desafíos físicos y químicos distintivos que inutilizan las válvulas industriales estándar en cuestión de meses. 

Tamaño de la molécula de H₂ y riesgos de fuga

Al ser las moléculas de hidrógeno muy pequeñas, pueden migrar a través de poros microscópicos y redes cristalinas. Esto conlleva un grave riesgo de fugas invisibles. En un sistema de alta presión, la molécula se propaga a través de las juntas del cuerpo y la empaquetadura de la válvula. 

Sin embargo, hay una forma de contrarrestar esto: los administradores de instalaciones y los fabricantes deben tener la válvulas de hidrógeno someterse a una especialización Prueba de fugas de helio. Esto verifica que los sellos estén lo suficientemente ajustados para contener el gas. 

Fragilización de metales por hidrógeno

La fragilización por hidrógeno (HE) es el riesgo más peligroso. Se produce cuando las moléculas de hidrógeno se expanden por la superficie del acero de alta resistencia. Se disocian en hidrógeno atómico y se difunden hasta los límites de grano del metal. Como resultado, el hardware se vuelve frágil y adquiere una apariencia vítrea. 

Requisitos de la válvula de captura de carbono (CO2)

En CCUS Aplicaciones: Se sabe que el dióxido de carbono degrada los sellos y la integridad mecánica, especialmente durante los cambios de fase. 

Alta presión y descompresión rápida

En los sistemas CCUS, el CO₂ se transporta generalmente en un estado altamente crítico, lo que significa que se comporta tanto como gas como líquido. Además, debe operar a presiones que suelen superar los 150 bar. El peligro surge durante la ‘Descompresión Rápida de Gas’ (RGD). Una vez que el sistema se despresuriza rápidamente, el CO₂ absorbido se expande drásticamente al volver a su estado gaseoso. 

Descompresión explosiva de elastómeros (RGD)

Cuando el CO2 se encuentra bajo alta presión, las juntas y las juntas tóricas de goma estándar actúan como esponjas. Una vez que se produce el evento RGD, el gas atrapado dentro del elastómero intentará escapar tan rápido como el material pueda respirar. Esto provoca una "descompresión explosiva" en la que los sellos se rompen de adentro hacia afuera. Los expertos siempre recomiendan usar un sello anti-RGD especializado para cualquier válvula CCUS. 

Normas de prueba para nuevas energías

Se realizan pruebas de batería para evaluar si la válvula está lista y puede sobrevivir a la Nueva energía mercado. Además de lo habitual API 598 controles hidrostáticos, pruebas de emisiones fugitivas También se deben realizar ciclos de gas a alta presión. 

Válvula de bola neumática API de acero inoxidable

Nuestra válvula de bola operada neumáticamente personifica la durabilidad y la capacidad de la válvula para soportar problemas como roturas o fugas.

Ver producto

Prueba de gas a alta presión

Realizar pruebas líquidas no será suficiente para el hidrógeno. Los fabricantes de válvulas deben utilizar pruebas de gas a alta presión (HPGT) con helio o nitrógeno. El primero es el medio de reposo preferido porque su tamaño molecular es similar al del hidrógeno. 

Un creíble válvula de hidrógeno El fabricante debe cumplir ISO 15848-1 Normas, específicamente las certificaciones de clase AH o BH. Esto implica realizar miles de ciclos de las válvulas a diferentes temperaturas mientras se verifican posibles fugas en el vástago con un espectrómetro de masas. 

Idoneidad del material

El consenso de la industria para válvulas de hidrógeno Se centra en el acero inoxidable ASTM A182 F316/316L con un contenido mínimo de níquel de 12%. Esto ayuda a estabilizar la estructura del grano de austenita, que es más resistente a la migración de átomos de hidrógeno. 

Humedad en CCUS Las aplicaciones pueden convertir el CO2 en ácido carbónico. Con esto, los componentes internos de la moldura generalmente se actualizan a Inconel 625 o Hastelloy C276. Esto previene la corrosión por grietas y las picaduras localizadas. 

Reflexiones finales

Con la transición a Nueva Energía, Seguramente hay una mayor demanda de tecnología de válvulas. Navegando por las complejidades de CCUS y el hidrógeno requiere expertos y fabricantes que comprendan sus realidades moleculares. Las instalaciones solo están preparadas para un entorno neutro en carbono cuando pruebas de emisiones fugitivas y se prioriza la selección de materiales que combatan la fragilización y el RGD.